CONSIDERACIONES METALURGICAS

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ESTRATEGIA DESARROLLO DE PROYECTOS EN BASE A CONCEPTOS METALURGICOS Autor: Andres Regueza
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    24-Oct-2014
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ESTRATEGIA DESARROLLO DE PROYECTOS EN BASE A CONCEPTOS METALURGICOS

Autor: Andres Regueza

PROYECTOS MINEROS : ESTADO DEL ARTE Ms Recursos que Tecnologa

GRAN CANTIDAD DE RESERVAS MINERAS

DESARROLLAR TECNOLOGIAS ADECUADAS PARA SU TRATAMIENTO

ATAHUALPA RADOMIRO TOMIC

PROYECTO

REC. OXIDADOS [MTM]

LEY MEDIA [CuT]

TOKI GENOVEVA ATAHUALPA IRMA OPACHE MM TOTAL

350 150 60 30 167 31 788

0,42% 0,43% 0,40% 0,30%IRMA

CHUQUICAMATA

MINA SUR

MM-NORTE

0,57% 0,32%

GENOVEVAMM-CENTRAL MM-SUR TOKI

0,44%OPACHE

CALAMA

EL PROYECTO: DESDE SUS INICIOS

PROYECTO MINEROMETALURGICO

MERCADO ESPECIE VALOR Y SUBPRODUCTOS ANALISIS AMBIENTAL (Energa Agua) (CREACIN DE VALOR) ANALISIS SEGURIDAD TECNOLOGIAS Y RECURSOS

ANALISIS TCNICO ECONMICO

Dimensionamiento del ProyectoEcuacin de Hosking

T 6 ,25 R 1 0 ,2 4

R = Millones de toneladas de reservas T = Perodo de Operacin Planta (aos)

Operatividad Proyectos en Funcin de Reservas (Hosking)35,0

30,0

25,0

T (aos)

20,0

15,0

10,0

5,0

0,0 50 100 160 220 300

Reservas (Mt)

RECURSOS Y RESERVAS

Recursos: Dios Reservas: Hombre Recursos > Reservas

Recursos

Es un tonelaje o volumen de roca mineralizada u otro material de inters econmico intrnseco, cuyas leyes, lmites y otras caractersticas apropiadas se conocen con cierto grado de certeza y que es candidato para una extraccin econmica. La cantidad, ley, caractersticas geolgicas y continuidad de un recurso mineral se conocen o se estiman, o se interpretan de datos geolgicos especficos y del conocimiento del depsito. Los recursos minerales se subdividen, de acuerdo a su creciente confianza geolgica en categoras de Inferidos, Indicados y Medidos. Las porciones de un depsito que no son candidatos para una eventual extraccin econmica no deben incluirse en un recurso mineral (Ej. Rocas mineralizadas con leyes inferiores a la ley de corte)

Reservas

Volumen y ley de un recurso mineral en el que se han efectuado estudios tcnicos y econmicos (muestreo sistemtico, sondajes, evaluacin econmica) para demostrar que este cuerpo de mineral puede justificar extraccin minera rentable en el momento de la determinacin y bajo condiciones econmicas especficas. La planificacin de operaciones mineras requiere que las reservas de mineral estn definidas garantizando que su extraccin sea con beneficio econmico. El volumen y ley de las Reservas Minerales permiten establecer la vida del yacimiento y determinar el respectivo flujo de caja para su evaluacin econmica.Normalmente: Reservas Mineras < Recursos Geolgicos

DEFINICIN DE PROCESOS

CuT = CuSOL + CuINSOL Cu Soluble, en qu? Bajo qu condiciones? Cu Insoluble, a qu corresponde? Cu Sulfurado? Cu Refractario? D Cu Flotable? D Cu lixiviable?

RAZN DE SOLUBILIDAD

Cu Sol RS CuTAnlisis de Casos:

RCu > RS RCu = RS RCu < RS

LIXIVIABILIDAD DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE (DIFS. MEDIOS)ESPECIE MINERAL SULF. SECUNDARIOS CALCOSITA COMPOSICION GRANULOMETRIA-150m -100+200m -100+200m -100+200m -100+200m -100m -100m -150m -100+200m -100+200m -100m -150m -100+200m -100+200m -100+200m -100m -100m -100+200m -100m -100m -150m -100+200m -325m -100m -100m -100m -100m

MEDIO LIXIV.1 5% H+ H+ / Fe III H+ / Fe III H+ / Fe III H+ / Fe III 0.1% NaCN 0.1% NaCN 1 5% H+ H+ / Fe III H+ / Fe III 1.960 g NaCN/g Cu 5.15 g NaCN/g Cu 1 5% H+ H+ / Fe III H+ / Fe III H+ / Fe III 0.1% NaCN 0.1% NaCN 5% H+ /FeIII 0.1% NaCN 0.1% NaCN 1 5% H+ H+ / Fe III H+ / Fe III 0.1% NaCN 0.1% NaCN 0.1% NaCN 0.1% NaCN

% R Cu3 50 100 50 95 90.2 100.0 5 35 70 53.2 95.6 2 95 45 85 70 100 3 65.8 75.1 2 2 4 33 5 6 8.2 21.9 43.7

TIEMPO1h 24h 21d 8d 8d 24h 24h 1h 11d 13d 6h 6h 1h 14d 5d 3d 24h 24h 146d 24h 24h 1h 43d 57d 24h 24h 24h 24h

T CAmb. 35C 35C 23C 50C 23C 45C Amb. 35C 50C Amb. Amb. Amb. Amb. 23C 50C 23C 45C 25C 23C 45C Amb. Amb. 35C 23C 45C 23C 45C

CU2S

COVELITA

CuS

BORNITA

Cu5FeS4

ENARGITA (SULFOSAL) SULF. PRIMARIOS CALCOPIRITA TETRAHEDRITA

Cu3AsS4 CuFeS2 Cu3SbS4

DISOLUCION DE MINERALES DE COBRE

EN DIFERENTES MEDIOSESPECIE MINERAL OXIDOS VERDES AZURITA MALAQUITA CRISOCOLA ATACAMITA ANTLERITA BROCHANTITA DIOPTASA OTROS OXIDOS CUPRITA TENORITA PARAMELACONITA COPPER WAD COBRE NATIVO SULF. SECUNDARIOS CALCOSINA COVELINA BORNITA ENARGITA SULF. PRIMARIOS CALCOPIRITA TETRAHEDRITA COMPOSICION H2SO4 NaCN (23C) NaCN (45 C) ACIDO FERRICO (ACIDO FERROSO) ---------------

2CuCO3*Cu(OH)2 CuCO3*Cu(OH)2 CuSiO3*2H2O CuCl2*3Cu(OH)2 CuSO4*2Cu(OH)2 CuSO4*3Cu(OH)2 Cu6 (Si6O18) * 6H2O Cu2O CuO Cu4O3 CuOMnO2*7H2O Cu Cu2S CuS Cu5FeS4 Cu3AsS4 CuFeS2 Cu3SbS4

100 100 100 95 100 100 100 *

94.5 90.2 11.8 --> 90.0 > 90.0 ---

100.0 100.0 15.7 --100.0 100.0 ---

70 98 60 50 60 5 3 5 2 -------

85.5 ------90.0 90.2 95.6*** 70.0 65.8 5.6 21.9

100.0 ------100.0 100.0 --100.0 75.1 8.2 43.7

100 --> 90 (75) 100 100 ** 70.0 ** 95.0 ** 3 ** 2 4 ** ---

Observaciones: H2SO4 NaCN

: 100%-100m, Tamb, t:1h, H2SO4 5% *(Dioptasa: -10m, en 37d) : 0.1%NaCN, t:24h, razon L/S: 10/1, -100mTy

Acido - FeIII: Cuprita: 100% disolucin, en 6h. (**) ver data en tabla Lix. Min. Sulf. (***) : Covelina: ver tabla Lix. Min.Sulf.

LIXIVIABILIDAD DE MINERALES OXIDADOS DE COBRE EN MEDIO SULFURICOESPECIE MINERAL OXIDOS VERDES AZURITA MALAQUITA CRISOCOLA ATACAMITA DIOPTASA ANTLERITA BROCHANTITA KROEHNKITA PISANITA CHALCANTITA OTROS OXIDOS CUPRITA TENORITA PARAMELACONITA COPPER WAD COMPOSICION GRANULOMETRIA-100+200m -100+200m +4m -10+28m -150m -100m -10 + 28 -10 + 28 -10 + 28 -100m -100m -100m -100m -100m -100m -100m -100+200m -200m -200m -100m -100m

MEDIO LIXIV.1 5% H+ 1 5% H+ 5% H 5% H+ 5% H+ 1 5% H+ 1% H+ 2% H+ 5% H+ 3% H+ 3% H+ Agua, H+ Agua, H+ Agua, H+ 5% H+ Fe III / H+ 1% H+ 1 5% H+ 1 5% H+ H+ ( pH 1.5) H+ / Fe II+

% R Cu100 100 100 90 100 95 79 98 100 100 100 100 100 100 60 70 71 100 98 60 70 60 72

TIEMPO1h 1h 30h 6h 1h 1h 60d 60d 37d 1h 1h 4h 4h 4h 1h 1h 6h 1h 7h 1h 3h 3h

T CAmb. Amb. Amb. Amb. Amb. Amb. Amb. Amb. Amb. Amb. Amb. Amb. Amb. 35C Amb. 35C 35C Amb. Amb. 50C Amb. Amb.

2CuCO3*Cu(OH)2 CuCO3*Cu(OH)2 CuSiO3*2H2O CuCl2*3Cu(OH)2 Cu6 (Si6O18) * 6H2O CuSO4*2Cu(OH)2 CuSO4*3Cu(OH)2 Na2Cu(SO4)2*2H2O (Fe,Cu)SO4*7H2O CuSO4*5H2O Cu2O CuO Cu4O3 CuOMnO2*7H2O

METODOLOGIA ANALISIS SECUENCIAL GEOLOGICO MINERALOGICO

METALURGICO

PRINCIPIOS BASICOS:1.- EN MEDIO SULFURICO, SE DISUELVEN EN ALTA PROPORCION (O TOTAL EN ALGUNOS CASOS), LOS MINERALES OXIDADOS DE COBRE, ASOCIADOS A COBRES VERDES. ESTA DISOLUCION ES, ADEMAS, DE ALTA CINETICA.

2.- LA DISOLUCION DE LOS SULFUROS DE COBRE, BAJO CONDICIONES DE LABORATORIO, VIRTUALMENTE ES MINIMA EN MEDIO SULFURICO, EN AUSENCIA DE AGENTE OXIDANTES.

PRINCIPIOS BASICOS:

3.- LA DISOLUCION DE LOS COBRES NEGROS HA MOSTRADO SER DEPENDIENTE DE LA PRESENCIA DE UN REDUCTOR, COMO EL ION FERROSO, Y MUCHO DE LA CINETICA DE REACCION.

4.- LOS OXIDOS DE COBRE VERDE, A EXCEPCION DE LA CRISOCOLA, SE DISUELVEN FACILMENTE EN SOLUCIONES CIANURADAS. (NO EXISTE INFORMACION CON RESPECTO A LOS COBRES NEGROS EN ESTE MEDIO).

PRINCIPIOS BASICOS:5- LOS SULFUROS DE COBRE, A EXCEPCION DE LA CALCOPIRITA, SE DISUELVEN FACILMENTE EN SOLUCIONES CIANURADAS. 6.-EL METODO DE CIANURACION ES UN BUEN PREDICTOR DE LA RESPUESTA A LA LIXIVIACION DE SULFUROS DE COBRE EN MEDIO SULFURICO - FeIII, A TIEMPOS ACORDES CON LOS PROCESOS INDUSTRIALES DE LIXIVIACION.

7.-LOS RESULTADOS DEL ANALISIS SECUENCIAL, CUANDO SE COMPARAN CON EL COBRE TOTAL, PERMITEN DETERMINAR EL POTENCIAL LIXIVIABLE DEL RECURSO, BAJO PROCESOS CONVENCIONALES DE LIXIVIACION.

PRINCIPIOS BASICOS:8.- LA APLICACION SELECTIVA Y SECUENCIAL DE ESTAS CARACTERISTICAS DE DISOLUCION DE LOS MINERALES DE COBRE PUEDE SER USADA PARA SU SEPARACION EN SULFUROS Y OXIDOS, FORTALECIENDO LA INFORMACION GEOLOGICA Y MINERALOGICA DEL RECURSO. 9.- GENERA INFORMACION, ADEMAS, PARA DEFINIR LA QUIMICA ASOCIADA AL RECURSO Y ASI, ACOTAR EL PROCESO METALURGICO A APLICAR EN ETAPAS POSTERIORES.

COBRES VERDES: DEFINE UNA AMPLIA GAMA DE OXIDOS

DE COBRE, DE BUENA SOLUBILIDAD EN MEDIO SULFURICO, ALTA CINETICA, DE TONALIDADES ENTRE VERDE CLARO A AZUL OSCURO. AL MENOS UNAS 47 ESPECIES, CON PROPIEDADES FISICAS PARECIDAS.

COBRES NEGROS: DEFINE UNA FAMILIA DE UNOS 11

COMPUESTOS DE TONALIDADES OSCURAS, DE MENOR DISOLUCION QUE LOS OXIDOS VERDES, DE MENOR CINETICA DE REACCION Y QUE REQUIEREN, EN CIERTOS CASOS, LA PRESENCIA DE UN AGENTE REDUCTOR PARA FAVORECER SU RESPUESTA DISOLUTIVA.

CuT = Cu ox. verdes + Cu ox. negros + Cu s. sec + Cu s. prim(1) (2) (3) (4) (5)

(1) CuT: En medio HNO3 + HClO4 + H2SO4 (3:1:1, en volumen) (2) Cu ox. verdes : Cobre soluble en medio sulfrico

(3) Cu ox. Negros : Cobre soluble en medio sulfrico y FeII, y f(t)

(4) Cu s. sec

: Cobre soluble en NaCN

(5) Cu s. prim

: Cobre no lixiviable en condiciones laboratorio

(2) + (3) + (4) : REPRESENTA (1)

EL

INDICE

DE

LIXIVIABILIDAD

DEL MINERAL, BAJO CONDICIONES OXIDANTES OPTIMAS, ES DECIR, EL MAXIMO POTENCIAL DISOLUTIVO DEL RECURSO PARA PILAS/DUMPS : DA CUENTA DE LOS SULFUROS PRIMARIOS DEL RECURSO, DEL TIPO CPY, TENN, TETR, DE BAJA RESPUESTA Y LENTA CINETICA EN PILAS/DUMPS.

(5)

RAZON SOLUBILIDAD%Rs = Cu soluble en H+ x 100 CuT

INDICE LIXIVIABILIDAD% IL = Cu soluble (H+ / FeII) + Cu soluble (NaCN)Cu T x 100

Rs

~

IL

EN PRESENCIA MAYORITARIA DE COBRES VERDES (CASO RT)

EN BASE A LO ANTERIOR, ES POSIBLE DEFINIR EN FUNCION DE LA LEY DE CuT DEL RECURSO Y DEL INDICE DE LIXIVIABILIDAD, LOS SIGUIENTES CASOS:a) CuT, ILIL (H+/FeII) IL (CN-) -pilas -flotacin pilas

b) c) d)

CuT, CuT, CuT,

IL IL IL

Dump Flotacin (sujeto a chequeo mineralgico) Dump (tipo SBL)

EL POTENCIAL EXTRAIBLE DEBERA CONSIDERAR, ADEMAS,LA RECUPERACION MAXIMA DE PROCESOS INDUSTRIALES (BENCHMARKING) Y EL UMBRAL DE COBRE FINAL, USUALES, EN ESTAS OPERACIONES.

EL PROCESO PILAS O DUMP : f(%CuT) DEL RECURSO

SULFUROS DE COBRE: FLOTACIN O LIXIVIACIN?

FLOTABILIDAD Y LIXIVIABILIDAD DE SULFUROS METLICOS

ESPECIE Calcosita Covelita Calcopirita Bornita Enargita Digenita Cubanita Idaita Nukundamita Tennantita Molibdenita

FRMULA Cu 2S Cu S CuFeS 2 Cu 5FeS 4 Cu 3As S 4 Cu 1,8S CuFe 2S 3 Cu 3FeS 4 Cu 3,38Fe 0,62S 4 (Cu,Fe) 12As 4S 13 MoS 2

REC. FLOT. COLEC 88 - 90 87 - 89 86 - 88 87 - 88 88 - 90 84 - 86 S/I S/I S/I S/I

(1)

(%)

REC. PILAS 80 - 82 60 - 65 8 - 12 70 - 75 5-7 79 - 82 50 - 55 45 - 60 45 - 60 8 - 12 0-5

(2)

(%)

Pirita

FeS 2

Pirrotita

FeS

55 - 60 Mo < 0,030% 62 - 69 Mo < 0,040% 70 - 78 Mo < 0,045% Py - Cpy: 20 a pH:10,5 Py - Cc: 50 a pH:10,5 Py - Cv: 50 a pH:10,5 S/I

< 10,0

> 60,0

(1) :Flotacin Colectiva: 30% +65#, 26', pH:10,5, %Sol:40. (Chuquicamata) (2) :Lixiviacin pilas, -1/2". 8-10 m. altura, 300 a 500 d, lix. frrica bacterial, con aireacin basal S/I: Sin informacin

COMENTARIOS

FLOTACIN DE SULFUROSSulfuros de cobre: En general, el rango de variabilidad de la recuperacin de cobre es estrecho, a diferencia de la lixiviacin, y bajo las condiciones de flotacin sealadas en TABLA 1, la digenita tendra algunos puntos de menor recuperacin que la de los otros sulfuros considerados. Molibdenita: La recuperacin de Mo de la especie es fuertemente dependiente del contenido de Mo del mineral a tratar. A menor ley de Mo en ste, menor es su recuperacin en la flotacin colectiva. Sulfuros de fierro: La recuperacin de Fe desde pirita depende de la asociacin mineralgica y del pH de operacin. Para pH =10,5, esta es menor y del orden de un 20% para asociacin Py-Cpy, mientras que para Py-Cc Py-Cv, esta puede llegar a valores de 50%. No se encontr informacin relacionada con pirrotita

LIXIVIACIN DE SULFUROS:Sulfuros de cobre: La lixiviabilidad de los sulfuros de cobre es altamente variable y dependiente de la razn molar Cu:S, como se aprecia en FIGURA 1. El orden disolutivo es el siguiente, para sulfuros de Cu y Fe. Cc, Dg > Bo > Cv.> > Cpy, En, Tn Pirr > Py Calcosita-Digenita: La alta disolucin de Cc y Dg se ve refrendada en las operaciones industriales de Quebrada Blanca y Dos Amigos. En Quebrada Blanca, la calcosita constituye el 90-95% del cobre presente en el mineral. La operacin se realiza en pilas con aireacin basal de 8 m de altura, 510 das de lixiviacin y 85% -1/2, alcanzndose recuperaciones en torno al 80% de cobre. Cuando el contenido de material fino supera el 15-18% -100 # Ty, sta decae a valores cercanos al 75%, por problemas de percolabilidad. En Dos Amigos, la digenita es la especie principal y en pilas de 4 m se logra una extraccin de cobre cercana al 79% al cabo de 400 das de lixiviacin.

Bornita: Esta especie, definida geolgicamente como mineral primario, ha sido estudiada por diferentes autores a nivel bsico, pero existe poca informacin industrial de operaciones a mayor escala. Las caractersticas disolutivas la hacen aparecer como de mediana a alta lixiviabilidad, con rangos de 64% de disolucin de cobre a 6 meses de reaccin, a valores de hasta 83% de Cu, sobre un ao de procesamiento hidrometalrgico. Covelita: La covelita presenta una disolucin que no excede, en un caso extremo, los 2/3 del cobre contenido. Se definen en la literatura dos tipos de covelita; una natural y otra artificial. Esta ltima se genera en la disolucin de la calcosita, y posee propiedades distintas a la natural. Se disuelve ms rpido y su mayor velocidad de reaccin obedece a una mayor superficie especfica, mayor porosidad, como ha sido demostrado mediante evidencias de RX y microsonda electrnica. Evidencias experimentales muestran que covelita pura a -100+200 # en medio 10gpl Fe3+, 5 gpl H+, a 35C, disuelve el 57% del cobre en 47 das.

Sulfuros intermedios: Pertenecen a este grupo compuestos tipo idata, cubanita y nukundamita, entre otros. Son reconocidos, a nivel natural, de poca abundancia, y pueden formarse de la disolucin de otros sulfuros, como la bornita, o en ambientes artificiales a partir de procesos de descomposicin trmica, en reactores de fusin de concentrados sulfurados de cobre. La idata por ejemplo, puede variar su disolucin de cobre hasta un mximo de 60%. Difcil resulta obtener una disolucin mayor, en las condiciones de una pila industrial, dado que como productos de reaccin se genera calcopirita, azufre elemental; especies slidas que impiden una menor reactividad. Lo mismo ocurre con la nukundamita y con la cubanita.

Sulfosales:A este grupo pertenecen especies mineralgicas como enargita, tetrahedrita, tennantita, luzonita, famatinita y otras. La enargita presenta una alta refractariedad a la lixiviacin frrica sulfrica. Una conducta similar presenta la tennantita, en estudios realizados en dicho medio, con muestras relativamente puras de las especies y en exceso de Fe3+. No existe informacin sobre la luzonita y famatinita, y en el caso de la tetrahedrita, los valores informados han sido puestos en duda por la baja pureza de la muestra tratada. En TABLA 2 se presenta un breve resumen de lo que seala la literatura tcnica para enargita y tennantita y se le compara con lo rescatado para calcopirita, en un sistema qumico abitico y con exceso de frrico. En presencia de bacterias, la data tcnica relacionada con enargita, es escasa. Ms an en pilas. Su refractariedad al a taque frrico-cido ha quedado tambin de manifiesto en la lixiviacin de concentrados sulfurados de cobre, conteniendo la especie, en presencia de bacterias mesfilas. De acuerdo a la literatura vigente, los niveles de tolerancia de las bacterias de As y Sb son de 4,0 y 1,10 gpl, respectivamente.

ESTUDIO DE UN CASO: MINERALES OXIDADOS. ESTRATEGIA DE PROCESOS ROM Minerales de Baja Ley DUMP Clasificacin, Chancado Primario Tronadura Controlada

In Place Leaching (In Situ) (A Desarrollar)

RECOVERY FROM THREE SIZE FRACTIONS (CYPRUS)

80%

Percent Recovery

60%

40%

20%

0% 0 20 40 60 80 Days of Leaching Minus 16" Ore Minus 8" Ore Minus 4" Ore 100 120 140 160

ESTUDIO DE UN CASO: MINERALES OXIDADOS. ESTRATEGIA DE PROCESOS

Minerales de Media Ley

PILAS

Minerales de Media Ley (Complejos)

Lixiviacin en Capas Delgadas

Mezclas con Aditivos

LEY TERMINAL CuT 0,07 a 0,09 %

ESTUDIO DE UN CASO: MINERALES SULFURADOS.

ASPECTOS A CONSIDERAR: FLOTACIN: Tecnologa menos Incierta! ALTA PROPORCIN DE CALCOPIRITA EN RESERVAS FUTURAS: Un aspecto a considerar en la definicin del proyecto MINERALES COMPLEJOS: Una amenaza y una posibilidad de desarrollo de Procesos Mixtos (?)

EQUILIBRIO AMBIENTAL !TC & RC

Consumo de Agua

Pr ocesos

Hidro : 0 ,15 0 ,40

m3

t

x :t

0 ,301,0 1,1

m3

t

Pr ocesos Concentradora : 0 ,40 2 ,30

m3

Re laves Pasta : 0 ,45 0 ,55

m3

t

x :

x :

m3

t

0 ,50

m3

t

Reduccin Consumo de Agua

Evaporacin: Va tapado pilas Disminuir Humedad Residual: Va aplicacin de tensoactivos para disminuir la tensin superficial y lograr una menor humedad final Disminuir impregnacin: Mejorar Drenajes, evitar exceso de finos Relaves en Pasta

Gracias por su atencin!